Структурные схемы электрических станций и подстанций.

Структурные схемы электрических станций и подстанций.

По объёму производства делят на:

1) Электростанции выдающие всю свою мощность на напряжение 330кв как правило крупные тепловые, атомные и гидроэлектростанции.

2) Электростанции которые выдают свою мощность на генераторных и повышенных напряжениях 35 – 220 кв – ТЭЦ.

3) Изолированные и обособленные электростанции небольшой мощности.

Структурные схемы КЕС ГЭС АЭС:

 

Все данные электростанции отличаться большой мощностью (от 2000 до 6000 Мвт) и комплектуются крупными аппаратами. Генераторы 300 – 1200 Мвт. как правило данный тип электростанции по экологическим соображениям располагается в дали от населённых пунктов по этому основную мощность они отдают на повышенных напряжениях (330 – 1150 кВ)

Высокая концентрация мощности накладывает сверхвысокие требования к надежности электростанции. Так как потери нескольких аппаратов черева то катастрофой. Потери мощности для всей энергосистемы, поэтому по техническим и экономическим соображениям схема комплектуется из ряда автономных частей – блоков. Каждый блок состоит из синхронного генератора, парогенератора, турбины, повышающего трансформатора. Поперечные связи между блоками отсутствуют.

Схема ТЭЦ.

Сооружение ГРУ не получило свое применение на крупных электростанциях так как выдача мощности от крупных агрегатов на напряжениях 15 – 30 кв невозможно из за чрезмерно больших токов кз.

ТЭЦ предназначенные для снабжения промышленных предприятий и городов. Предельная передача по горячей воде не превышает 7-8 км по пару 2-3 км по этому данные станции стремятся распределить как можно ближе к центру тепловой нагрузки. Мощность обычно 300-600 Мвт. В самых крупных городах целесообразно использовать мощность до 1500 Мвт. Мощность и типы турбогенераторов выбирают в соответствии с потребностями и параметрами тепловой энергии.

Компоновка ТЭЦ в первую очередь определится величиной нагрузки на генератор и напряжение.

Электростанция выдает основную часть мощности на напряжение ГРУ. для этого на электростанциях существует РУ на генераторном напряжении к которому присоединяют генераторы питанием местной распределительной сети, трансформаторы собственных нужд и трансформаторы связи с распределительным устройством. Повышение напряжение через трансформаторы связи часть мощности либо выдается в энергосистему если имеется ее избыток либо потребляет ее из энергосистемы если генераторы не могут обеспечить местных потребителей (схема А). В случае если необходимо подключить генераторы большей мощности (100 – 300 Мвт) они могут быть подключены по схеме блок к РУ повышенного напряжения (схема Б).К ГРУ могут быть подключены генераторы мощностью 30-100Мвт напряжение которых соответствует напряжению распределительных сетей 6-10 кВ количество генераторов на ГРУ: 3-8.

В современных условиях все больше внимания уделяется экологии поэтому появилось необходимость располагать ТЭЦ в отдалении от центров потребления поэтому решили укрупнить аппараты от 100 до 300 Мвт и отказаться от использования ГРУ. Поэтому в данных условиях генераторы подключаются по схеме блока в электроснабжение местных потребителей осуществляться через более дешевые комплектные КРУ. Напряжение генератора равному напряжению распределительной сети 6-10 кВ КРУ подключаются к источникам генератора в ином случае через понижающий трансформатор и РНП.

Схемы РУ с коммутацией присоединения одним выключателем.

Схема РУ с одной СШ

Q1- выключатель

QS – разъединители служит для создания видимого разрыва. Использовать можно только при отсутствии тока.

 

А – система сборных шин

Исполняется на напряжении 6-10кв при преобладании потребления 3 категории потребления (жилые дома).

Недостаток:

1) Низкая надежность

2) При кз на системе сборных шин теряется все потребители.

3) Отсутствие резервирования

4) Невозможно вывести в ремонт систему сборных шин или присоединение без отключения потребителя.

Схема РУ кольцо.

При количестве секций более 3 в схеме с одной системой сборных шин для повышения надежности электроснабжения необходимо данную схему закольцевать. Применяется 6-10кв в редких случаях 35кв.

Схема РУ звезда.

Схема по функциональным возможностям не отличается от схемы – одна система сборных шин секционированная. Только секционирование происходит через уравнительную систему шин. Так как обладает высокой стоимостью (отношение к выключателям 3к2).обладает низкой надежностью и не обеспечивает ремонт оборудования без отключения потребителя по этому данная схема не получила широкого распространения и применяется на этапе строительства или ремонта распределительного устройства.

Схема РУ многоугольник.

Область применения ограничена количеством присоединений не более 6. Ограничение связано с необходимостью отключать присоединения или выводить в ремонт выключатели. В данном случает кольцо размыкается и схема теряет все свои достоинства.

Достоинства:

1) Двухстороннее питание каждого присоединения

2) Высокая надежность

3) Возможность вывода в ремонт присоединения без отключения потребителя

Недостатки:

1) Высокий износ выключателей

2) Сложность настройки РЗА

Схема связанных колец.

Данная схема позволяет подключить до 12 присоединений. Схема является слишком сложной и громоздкой.

Недостатки:

1) Секционики расположены только по краям для их отключения необходимо использовать 3 выключателя.

2) Высокий износ выключателей

3) Сложность настройки РЗА

Достоинства:

1) Надежность

2) Двухстороннее питание

3) Возможность вывода в ремонт выключателя без отключения потребителя.

Упрошенные схемы РУ

Схема мостик.

Применение двух трансформаторной подстанции с напряжением 35-110 кв

Схема А – уменьшение расходов

Схема Б – при необходимости частого отключения трансформатора

Схема В – для необходимости частого отключения линии

Схема Г – универсальная схема применяется чаше всего

Оперативные переключения.

Обслуживание электроустановок разделяют на 2 типа:

1) Оперативное управление

2) Производственное хозяйственное обслуживание

В задаче оперативного управления входит:

1) Регулирование режимов работы основанного энергетического оборудования

2) Наблюдение за состоянием оборудования устранение дефектов

3) Оперативные переключения связи либо с изменением режима либо с вводом выводом в ремонт оборудования

4) Ликвидация аварий

Структуры оперативного управления.

Выделяют 3 формы:

1) Цеховая

2) Блочная

3) Централизованная

При цеховой структуре:

Обслуживание делиться на оперативные участки состоящие из однотипного оборудования. Каждый цех обслуживает оперативная бригада.

При блочной схеме:

Разделение идет по укрупнённым блокам.

На трансформаторных подстанциях 35-150кв используется оборудование достаточно простое поэтому на них как правило отсутствует постоянный дежурный и для таких станций реализуется централизованная система управления.

Управление происходит с диспетчерских пунктов с использованием средств телемеханики. Операции требующие присутствия персонала выполняются оперативно выездными бригадами.

Эксплуатацию электроустановок осуществляемую электротехническим персоналом разделяют:

1) Административно технический

2) Оперативный

3) Ремонтный

4) Оперативно ремонтный

К оперативному персоналу относят: начальники смен электростанций, электроцехов. Дежурные инженеры. Дежурные электромонтёры. Дежурные подстанций и оперативно выездных бригад. Оперативно ремонтный руководящий дежурный персонал.

В течении смены руководящий дежурный персонал осуществляет оперативное управление электроустановкой. Имеет в своем подчинении персонал для выполнения переключений.

Этот персонал выполняет все виды переключений необходимые для произведения аварийных работ на оборудовании.

Оперативному персоналу необходимо вести надежный и экономичный режим работы электрооборудования, проводить осмотр и обходы электроустановок, сооружений и вторичных устройств, опробовав резервное оборудование проверить исправность высокочастотных сигналов РЗА действие аварийной и предупредительной сигнализации, работу устройств автоматики, выполнить оперативное переключение обеспечить проведение ремонтных работ, устранение неисправностей, ликвидировать аварии.

Распоряжения о переключениях отдает диспетчер. Указав цепь переключений выполнения операции наименование присоединений. Устройства РЗ и операции которые следует выполнить.

Распоряжение должно быть точным и понятным, отдающий и принимающий должны четко понимать задачу. Оперативному персоналу запрещено выполнять не понятные ему распоряжения.

Задания записывать в оперативном журнале в порядке выполнения. К выполнению каждого задания персонал должен приступить после того как сообщит об этом диспетчеру. Не выполнять распоряжения диспетчера допуск только управляющим производства. Распоряжения диспетчера выполнено только после сообщения об этом диспетчеру.

Переключения в электроустановках на напряжении выше 1000в выполняют только по бланкам переключений.

Эти бланки разделяют на типовые и обычные. Для каждой электроустановки разрабатывают свои перечни возможных переключений. При этом определяют какие переключения будут выполнены по обычным бланкам а какие по типовым.

Обычный бланк составляется дежурным на выполнение переключений. Типовой бланк разработан заранее и они составляются на сложные переключения.

Сложные переключения:

1) В главных схемах электростанций

2) В цепях собственных нужд

3) В устройствах рза

4) Аппаратуры вторичных коммутаций

5) В схемах противоаварийной системы автоматики

Типовой бланк переключений выдаётся оперативному персоналу только для однократного исполнения. Все операции с коммутационными аппаратами и цепями тока, с устройствами РЗА и с отключением заземляющих ножей, по снятию и установке переносных заземли тельных устройств, операции по базировке оборудования и другие.

В этих бланках указаны наиболее важные проверочные действия.

При использовании типовых бланков переключений обязательно:

-На типовом бланке переключений указать при соединение задание и разрешение состав схемы электроустановки.

-Перед началом переключений типовой бланк проверяется на схеме (макете)

-порядок выполнения переключений по типовому бланку следующий:

1) на месте приключений проверяется аппарат над которым необходимо произвести операцию

2) убедившись в правильности выбора аппарата или присоединения контролирующее лицо зачитывает по бланку переключений содержание операции.

3) лицо выполняющее операции получив разрешение от контролирующего лица выполняет операцию и по мере ее выполнения делает отметку в бланке переключений чтобы не пропустить часть операции.

Переключения при ликвидации аварии.

Ликвидация аварии происходит в соответствии с инструкцией. Типовая инструкция по ликвидации в электрической части электросистемы или местными инструкциями, составляется в соответствии с указанной. Не допускает отступления от правил техники безопасности. На переключение при ликвидации аварии не составляют бланка переключений. Записи в определённый журнал после устранения аварии.

Переключения при вводе в работу нового оборудования.

Включение под напряжение вводимых электроустановок и оборудования производиться по специальной согласованной программе. Переключение в электроустановке связанное с переключением вновь вводимого оборудования должны проводиться по бланкам переключений составленных по утверждённой программе по разрешённой обычными заявками и под руководством диспетчера. При этом должны выполниться требования действия инструкции по переключению в электроустановках.

Выполнение переключений. Проведение операций с выключением.

Отключение и включение проходят под напряжением и в работу присоединения имеющегося в цепи выключателя как привило производят дистанционно с использованием этого выключателя. Допуск ручное включение (масляного газового вакуумного) при воздействии на привод или на сердечник отключение электромагнита. Воздушный разрешено отключать кнопкой местной пневматики. Управление только лишь в тех случаях когда возникает угроза жизни.

Проведение операций с разъединителями.

Основное назначение разъединителей создание видимого разрыва и снятие напряжения с оборудования в момент бес токовой паузы. Операции разрешено проводить при отсутствии в них дефектов и повреждений. При обнаружении данных дефектов операция могут выполняться только после разрешения главного инженера предприятия.

Разъединители разрешено выполнять операции:

1) Включение и отключение зарядного тока шин и оборудования всех классов напряжения

2) Включение и отключение трансформаторов напряжения

3) Шунтирование с включённым выключателем привода с которого снят индуктивный ток

4) В распределительных установках 6-10кв Включение и отключение нагрузочного тока до 15а при условии что отключение привода трехполюсным разъединителем наружной установки с механическим приводом

Включение разъединителей выполняется быстро но без удара в конце хода.

Операция должна быть проведена до конца даже если возникнет дуга. Отключение выполняют медленно и осторожно а если между контактами возникнет дуга то разъединители вновь включат до выяснения причины.

Исключения составляют операции по отключению разъединителя при наличии намагничивающего тока трансформатора. Отключение напряжения зарядного тока вл и клэп. В этих случаях следует выполнять быстро для обеспечения гашения дуги. При отключении сотрудник должен находиться под защитным козырьком для ограждения от воздействия электрической дуги. Первыми всегда размыкают средние фазы затем поочередно крайние. При вертикальном расположении вторым отключат верхний а третьим нижний. Операции включения выполняют в обратном порядке.

Оперативное состояние электрического оборудования.

Оперативное состояние электрического оборудования определяется положением коммутационных аппаратов с помощью которых оно отключается или включается в работу.

Оборудование считается находящимся в работе если все аппараты его цепи включены.

Вентильные разъединители трансформаторы напряжения и др. оборудование подключенное и под напряжением так же считается работающим.

Оборудование считается находящимся в ремонте если оно отключено от коммутационного аппарата или подготовлено к ремонту в соответствии с правилами техники безопасности.

Оборудование считается в резерве если оно отключено коммутационного аппарата но возможно его немедленное включение в работу.

Оборудование считается в автоматическом резерве если оно отключено только выключателем или отделителем с автоматическим приводом и может быть введено в работу под действием автоматики.

Оборудование считаться находящимся под напряжением если оно подключено коммутирующему аппарату к источнику напряжения но не находиться в работе.

Силовые выключатели.

Способы гашения дуги:

1) Удлинение

2) Отключение

3) Ионизация

Для улучшения отключающей способности:

1) Множественный разрыв

2) Дутье

Выключатели разделяют по дугогасительной среде:

1) Вакуумные

2) Жидкостные

3) Газовые

Масляные выключатели.

Применяются до 220кв.

Достоинства:

1) Простота конструкции

2) Хорошая отключающая способность

3) Низкая стоимость

Недостатки:

1) Необходимость постоянного ТО.

2) Не возможность работы при быстром многократном АПВ.

Делятся на: баковые и малообъёмные.

Воздушные выключатели.

На весь диапазон напряжений.

Достоинства:

1) Хорошая отключающая способность

2) Возможность использования при быстром и многократном апв

3) Высокая скорость смены межконтакной среды

4) Практически исключен второй пробой

Недостатки:

1) Необходимость иметь газовое хозяйство

2) Необходимость постоянного ТО

3) Громкий хлопок при отключении

Вакуумные выключатели.

Расстояние между контактами 10-15 мм, что увеличивает скорость расхождения контактов при использовании того же привода, что и в обычных выключателях.

Напряжения до 110кв.

Достоинства:

1) Не требует ТО

2) Низкая стоимость по сравнению[А1] с элегазовыми

3) Взрыва и пожара безопасность

4) Быстродействие позволяет использовать быстрый многократный АПВ

5) Отключение дуги происходи при прохождении через 0

6) По сравнению с масляными компактнее

Недостатки:

1) При отключении малых индуктивных токов возможно перенапряжение

2) Невозможность проведения мелкого ремонта из за сложности конструкции

3) Высокие требования к приводу вакуумных выключателей

4) Высокий износ контактов

Во время размыкания контактов площадь контактного пятна уменьшается тем самым увеличивается плотность тока и повышается температура в месте контактов. За счет высокой температуры и дальнейшего расхождения контактов происходит вырывание частиц металла с поверхности контактов за счет большого напряжения электрического поля. При дальнейшем расхождении контактов происходит ионизация межконтакного пространства за счет термоэлектронной эмиссии с поверхности метала возникает дуга. Со временем проводимость дуги возрастает за счет увеличения температуры при снижении тока процесс ионизации ослабевает, а скорость деионизации увеличивается дуга нестабильная при прохождении тока через 0 дуга разрушается и происходит восстановление межкотнтактного пространства. За счет возрастания напряжения восстановление межкотнтактного пространства вероятность повторного пробоя практически исключается.

Элегазовый выключатель.

на все классы напряжения.

Достоинства:

1) Высокая отключающая способность

2) Небольшие габариты

3) Отключение дуги при первом прохождении через 0 без коммутационного перенапряжения

4) Пожара и взрыва безопасность

5) Ненужно то

Недостатки:

1) Высокая стоимость

2) Необходимость подогрева и добавления примесей при использовании при отрицательных температурах

3) Невозможность проведения мелкого ремонта

Различаю по:

1) С системой продольного дутья

2) Автокомпресорные с дутьем

3) С электромагнитным дутьем

4) С ситеморй продольного дутья

Гашение дуги в элегазе.

Элегаз электроотрицателен позволяет поглощать энергию и образующий тяжелые ионы. При горении дуги элегаз эффективно отводит от нее тепло происходит деионизация межкотнтактного пространства за счет этого дуга быстро теряет свою энергию и при первом прохождении тока через 0 дуга разрываеться. Смена межкотнтактного пространства происходит быстро что исключает повторный пробой.

Электромагнитные выключатели.

До 20кв. на практике выпускаются на 6-10кв.

достоинства:

1) Без то

2) Взрыва и пожара безопасность

Недостатки:

1) Сложность конструкции

2) Низкая отключающая способность до 40ка

Приводы выключателей.

Служат для отключения, удержания во включённом состоянии выключателей.

Наибольшая работа привода происходит при включении.

Требования:

Надежность

Быстродействие

Работа при отсутствии электроэнергии в сети

Пружинный привод.

Применяется про вкл и откл выключателя. Заводится вручную или с использованием электрозаводителя.

Применение электрозаводителя позволяет использовать выключатель при многократном включении с интервалом 5-10с.

Недостаток: неравномерное тягового усилия по контуру. Для уменьшения недостатка используют маховики.

Этот привод распространен и достаточно дешевый.

Электромагнитный привод.

Требуется питание от источника большой мощности. Усилие для включения выключателей созданного стальным сердечником который втягивается в катушку электромагнита при прохождении по ней тока при отключении выключателя используется другой электромагнит который воздействует на рабочие механизмы свободного расцепления.

Достоинства:

1) Простота конструкции

2) Надежность при низких температурах

Недостатки:

1) Большой потребляемый ток

2) Требование источника большой мощности

Пневматический привод.

Усилие создаться за счет сжатого воздуха который податься в цилиндр поршня. Работа выключателя при отсутствии электроэнергии обеспечивает резервуаром с жатым воздухом.

Для работы этого привода необходимо компрессор.

Гидравлический привод.

Усилие создаться за счет подачи жидкости в цилиндр поршнями который приводит в действие подвижный контакт выключателя.

Емкостный тр напряжения.

На конденсаторы с меньшей емкость присоединяется большие напряжения, а на конденсаторы с большой емкостью меньшие напряжения. Емкостный делитель позволяет уменьшить напряжения на которые рассчитана измерительная обмотка. Тем самым уменьшить габариты тр и стоимость по сравнению с обычным тр. Но за счет неравномерного падения напряжения на емкостном делителе возникает дополнительная погрешность, которую уменьшают различными устройствами в неравномерном магнитном поле вдоль емкостного делителя. 110кв и выше.

Каскадный тр напряжения.

Тр первичная обмотка которого разделена на несколько последовательных секций, передача мощности от которых по вторичным обмоткам осуществляется при помощи связующих и выравнивающих обмоток. Позволяют уменьшить габариты и стоимость но увеличивается погрешность. 110кв и выше.

Оптический тр напряжения.

В качестве измерительного органа используется ячейка Поккельса. Данный тип тр полностью изолирован от первичной цепи. Сигнал передаться по оптоволокну, что исключает дополнительные помехи от различных магнитных потоков. Погрешность у этого тр ниже чем у обычного тр. Он обладает полной взрывобезопасностью. Позволяет измерить постоянное и переменное напряжение. Так же имеет ровную частоту х\а. имеет высокий диапазон измерения и низкий вес и габариты. Имеет цифровой и аналоговый выходы. Исключен режим резонанса напряжения.

[А1]

Структурные схемы электрических станций и подстанций.

По объёму производства делят на:

1) Электростанции выдающие всю свою мощность на напряжение 330кв как правило крупные тепловые, атомные и гидроэлектростанции.

2) Электростанции которые выдают свою мощность на генераторных и повышенных напряжениях 35 – 220 кв – ТЭЦ.

3) Изолированные и обособленные электростанции небольшой мощности.

Структурные схемы КЕС ГЭС АЭС:

 

Все данные электростанции отличаться большой мощностью (от 2000 до 6000 Мвт) и комплектуются крупными аппаратами. Генераторы 300 – 1200 Мвт. как правило данный тип электростанции по экологическим соображениям располагается в дали от населённых пунктов по этому основную мощность они отдают на повышенных напряжениях (330 – 1150 кВ)

Высокая концентрация мощности накладывает сверхвысокие требования к надежности электростанции. Так как потери нескольких аппаратов черева то катастрофой. Потери мощности для всей энергосистемы, поэтому по техническим и экономическим соображениям схема комплектуется из ряда автономных частей – блоков. Каждый блок состоит из синхронного генератора, парогенератора, турбины, повышающего трансформатора. Поперечные связи между блоками отсутствуют.

Схема ТЭЦ.

Сооружение ГРУ не получило свое применение на крупных электростанциях так как выдача мощности от крупных агрегатов на напряжениях 15 – 30 кв невозможно из за чрезмерно больших токов кз.

ТЭЦ предназначенные для снабжения промышленных предприятий и городов. Предельная передача по горячей воде не превышает 7-8 км по пару 2-3 км по этому данные станции стремятся распределить как можно ближе к центру тепловой нагрузки. Мощность обычно 300-600 Мвт. В самых крупных городах целесообразно использовать мощность до 1500 Мвт. Мощность и типы турбогенераторов выбирают в соответствии с потребностями и параметрами тепловой энергии.

Компоновка ТЭЦ в первую очередь определится величиной нагрузки на генератор и напряжение.

Электростанция выдает основную часть мощности на напряжение ГРУ. для этого на электростанциях существует РУ на генераторном напряжении к которому присоединяют генераторы питанием местной распределительной сети, трансформаторы собственных нужд и трансформаторы связи с распределительным устройством. Повышение напряжение через трансформаторы связи часть мощности либо выдается в энергосистему если имеется ее избыток либо потребляет ее из энергосистемы если генераторы не могут обеспечить местных потребителей (схема А). В случае если необходимо подключить генераторы большей мощности (100 – 300 Мвт) они могут быть подключены по схеме блок к РУ повышенного напряжения (схема Б).К ГРУ могут быть подключены генераторы мощностью 30-100Мвт напряжение которых соответствует напряжению распределительных сетей 6-10 кВ количество генераторов на ГРУ: 3-8.

В современных условиях все больше внимания уделяется экологии поэтому появилось необходимость располагать ТЭЦ в отдалении от центров потребления поэтому решили укрупнить аппараты от 100 до 300 Мвт и отказаться от использования ГРУ. Поэтому в данных условиях генераторы подключаются по схеме блока в электроснабжение местных потребителей осуществляться через более дешевые комплектные КРУ. Напряжение генератора равному напряжению распределительной сети 6-10 кВ КРУ подключаются к источникам генератора в ином случае через понижающий трансформатор и РНП.